负数乘以负数得正数的意义
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负数乘以负数得正数的意义
为什么负数乘以负数得正数?你能举出实际例子解释吗
为什么“负负得正”?对于这个问题,也许你根本没有考虑,也许你的解释
是“课本
规定如此”。这个回答不能满足具有好奇心和求知欲的大家,请大家了解
一下“负负得正”的发展史。
众所周知,负数概念最早出现在中国,在《九章算术》中方程章给出正负
数的加减运算法则,而
负负得正直到13世纪末才由数学家朱士杰给出。在《算
学启蒙》(1299)中,朱士杰提出:“明乘
除法,同名相乘得正,异名相乘得负”。
公元7世纪,印度数学家婆罗笈多(brahmayup-
ta)已有明确的正负数概念,
及其四则运算法则:“正负相乘得负,两负数相乘得正,两正数得正。”
直到18世纪还有一些西方数学家认为“负负得正”这一运算法则是个谬论。
甚至到了19世纪
,英国还有一些数学家不接受负数,如英国数学家弗伦得
(1757—1841)抨击那些谈“负负得正
”的代数学家,认为负数有悖常理,“只有
那些喜欢信口开河,厌恶严肃思维的人才支持这种数得使用。
”
事实上直到19世纪中叶以前,负负得正的运算,则在学习代数课本中并没
有得到正确的解
释,法国文豪司汤达(1783—1843)在学生时代就曾被这个法则
困扰了很久,他的两位数学教师
迪皮伊先生和夏倍尔都未能给他一个令他信服的
解释,司汤达因而对数学和数学教师产生了不信任感,他
说:“到底是我的两位
老师在骗我呢还是数学本身就是一场骗局呢?”显然为了减少学生学习负数乘法<
br>运算的理解困难,利用生硬的“规定”的方法直接引入负负得正的法则是不可取
的。下面是引入方
法帮助同学们理解。
每个孩子都是听着故事长大的。所以,他们应当对故事有着更多的兴趣和
热情。而对于学生来说。对比较强烈的概念会给他们留下较为深刻的印象,如好
与坏、善与恶等。下面这
个模型应该可以给学生以更直观的感受。
故事模型:
好人(正数)或坏人(负数)进城(正
数)或出城(负数)好(正数.)与
坏(负数),如果好人(+)进城(+)对于城镇来说是好事(+)
。所以(+)×(+)
=+:如果好人(+)
出城(-),对于城镇来说是坏事(-),如果
坏人(-)进城(+)对城镇来说是
坏事(-)即(-)×(+)=-所以如果坏人(-)出城(-)对
于城镇来说是好事(+),所以
(-)×(-)=+
“负债”模型:
M.克莱因认为,“如果记住物理意义,那么负数运算以及负数和正数混合
运算是很容易理解的”。他
解决了困扰人们多年的“两次负债相乘的结果是神奇的
收入”的问题。
一人每天欠债5美元,
给定日期(0美元)3天后欠债15美元。如果将5
美元的债记成-5,那么每天欠债5美元欠债3天可
以数学来表达:3×(-5)=-15。
同样一人每天欠债5美元,那么给定日期(0美元)3天前,他
的财产比给定的
日期的财产多15美元,如果我们用-3表示3天前,用-5表示每天欠债,那么3天前他的经济情况可表示为(-3)×(-5)=15
运动模型
一个人沿着
公路散步,规则如下:选定向右的方向为正方向,那么向左的
方向为负方向。即向右走为正数,向左走用
负数表示,依照时间的顺序,将来的
时间用正值,过去的时间为负值,人的初始位置在零点。
+4 × -3 = -12
测量型模型:
某气象站测得海拔每升高1
千米,温度降低0.6度,观察地的气温是零度。
问在观察地点以下3千米的地方气温是多少度?我们规
定,气温升高为正,气温
下降为负。观察地点以下为负,观察地点以上为正。易得上述问题的算式为(-
0.6)
×(-3)=1.8
动手模型:
在这个模型中我们需要摄像
机作为道具,也希望同学们从自己动手的过程
中理解“实践出真知”的道理
假设一个干净的塑
料水箱有一个透明的排水管,排水管的排水速度为每分
钟3加仑。用摄像机拍下排水管前几分钟的排水过
程(这里的“排水”看作为负数,
如果我们播放时放2分钟,可以看出水箱里的水减少6加仑,而3分钟
后,水减
少9加仑,假设我们现在将录像带到放2分钟(这里的“倒放”看作负数),那么
水箱
的水会增加6加仑的水。
如何解释“负负得正”
现实模型不足以让司汤达这样的聪明孩子完
全信服。这时候,我们还可以
用如下方法来解释为何“负负得正”。
第一种是直接用运算律的方法:
(-1)×(-1)=(-1)×(-1)+0×(-1)
=(-1)×(-1)+[(-1)+1] ×1
=(-1)×(-1)+(-1)
×1+1×1
=(-1) ×(-1+1)+1
=1
第二种是反证法:假设负负得正,则由假设: (-1)×(-1)=[2+(-1)]
=(-1) ×2+(-1) (1)
另一方面: (-1)×(+1)=[1+(-2)]
×(+1)=1+(-2) ×1 (2)
若正负得负,则由(1)得-1=-3,不可能:若正负得
正,则由(2)得1=3
也不可能。也就是说,无论一个正数与一个负数的乘积是正数还
是负数,上面的
结论都是不成立的。因此-1×(-1 )=
—1的假设是错误的。必有(-1)×(-1)
=1
上面的“证明”严格地说不过是两种解释
而以。因为我们的依据是正数和零
所满足的运算律包括:0+a=a,0×a=0;a+b=b+a;a
×b=b×a;等。19世纪德国数学家
汉克尔早就告诉我们。在形式化的算术中。“负负得正”是不能
证明的,大数学家
克莱恩。也提出忠告:不要试图地去证明符号法则的逻辑必要性,“别把不可能
的证明讲得似乎成立”。实际上面的“证明”表明:当我们把非负整数所满足的运
算律用于负数时,两
个负数相乘的结果只能是正数。数集扩充所遵循的原则之一
就是运算律的无矛盾性,诚然,你可以规定“
负负得正”,但是这样做时,你至少
必须放弃正整数集所满足的其中一个运算律。这大概是我们能向汤姆
达亮出的最
后一张底牌了。然而,数学教育研究结果表明:孩子知识的建构并不是通过演绎
推理
,而是通过经验收集、比较结果、一般化等手段来完成的,仅仅向学生讲述
运算率并不能收到你所期望的
效果,因为学生并不情愿利用这些运算率。这与历
史的启示是一致的,无疑,现实模型是我们不可缺的教
学方法。
负数乘以负数得正数的意义
为什么负数乘以负数得正数?你能举出实际例子解释吗
为什么“负负得正”?对于
这个问题,也许你根本没有考虑,也许你的解释
是“课本规定如此”。这个回答不能满足具有好奇心和求
知欲的大家,请大家了解
一下“负负得正”的发展史。
众所周知,负数概念最早出现在中国,
在《九章算术》中方程章给出正负
数的加减运算法则,而负负得正直到13世纪末才由数学家朱士杰给出
。在《算
学启蒙》(1299)中,朱士杰提出:“明乘除法,同名相乘得正,异名相乘得负”。
公元7世纪,印度数学家婆罗笈多(brahmayup-
ta)已有明确的正负数概念,
及其四则运算法则:“正负相乘得负,两负数相乘得正,两正数得正。”
直到18世纪还有一些西方数学家认为“负负得正”这一运算法则是个谬论。
甚至到了19世纪
,英国还有一些数学家不接受负数,如英国数学家弗伦得
(1757—1841)抨击那些谈“负负得正
”的代数学家,认为负数有悖常理,“只有
那些喜欢信口开河,厌恶严肃思维的人才支持这种数得使用。
”
事实上直到19世纪中叶以前,负负得正的运算,则在学习代数课本中并没
有得到正确的解
释,法国文豪司汤达(1783—1843)在学生时代就曾被这个法则
困扰了很久,他的两位数学教师
迪皮伊先生和夏倍尔都未能给他一个令他信服的
解释,司汤达因而对数学和数学教师产生了不信任感,他
说:“到底是我的两位
老师在骗我呢还是数学本身就是一场骗局呢?”显然为了减少学生学习负数乘法<
br>运算的理解困难,利用生硬的“规定”的方法直接引入负负得正的法则是不可取
的。下面是引入方
法帮助同学们理解。
每个孩子都是听着故事长大的。所以,他们应当对故事有着更多的兴趣和
热情。而对于学生来说。对比较强烈的概念会给他们留下较为深刻的印象,如好
与坏、善与恶等。下面这
个模型应该可以给学生以更直观的感受。
故事模型:
好人(正数)或坏人(负数)进城(正
数)或出城(负数)好(正数.)与
坏(负数),如果好人(+)进城(+)对于城镇来说是好事(+)
。所以(+)×(+)
=+:如果好人(+)
出城(-),对于城镇来说是坏事(-),如果
坏人(-)进城(+)对城镇来说是
坏事(-)即(-)×(+)=-所以如果坏人(-)出城(-)对
于城镇来说是好事(+),所以
(-)×(-)=+
“负债”模型:
M.克莱因认为,“如果记住物理意义,那么负数运算以及负数和正数混合
运算是很容易理解的”。他
解决了困扰人们多年的“两次负债相乘的结果是神奇的
收入”的问题。
一人每天欠债5美元,
给定日期(0美元)3天后欠债15美元。如果将5
美元的债记成-5,那么每天欠债5美元欠债3天可
以数学来表达:3×(-5)=-15。
同样一人每天欠债5美元,那么给定日期(0美元)3天前,他
的财产比给定的
日期的财产多15美元,如果我们用-3表示3天前,用-5表示每天欠债,那么3天前他的经济情况可表示为(-3)×(-5)=15
运动模型
一个人沿着
公路散步,规则如下:选定向右的方向为正方向,那么向左的
方向为负方向。即向右走为正数,向左走用
负数表示,依照时间的顺序,将来的
时间用正值,过去的时间为负值,人的初始位置在零点。
+4 × -3 = -12
测量型模型:
某气象站测得海拔每升高1
千米,温度降低0.6度,观察地的气温是零度。
问在观察地点以下3千米的地方气温是多少度?我们规
定,气温升高为正,气温
下降为负。观察地点以下为负,观察地点以上为正。易得上述问题的算式为(-
0.6)
×(-3)=1.8
动手模型:
在这个模型中我们需要摄像
机作为道具,也希望同学们从自己动手的过程
中理解“实践出真知”的道理
假设一个干净的塑
料水箱有一个透明的排水管,排水管的排水速度为每分
钟3加仑。用摄像机拍下排水管前几分钟的排水过
程(这里的“排水”看作为负数,
如果我们播放时放2分钟,可以看出水箱里的水减少6加仑,而3分钟
后,水减
少9加仑,假设我们现在将录像带到放2分钟(这里的“倒放”看作负数),那么
水箱
的水会增加6加仑的水。
如何解释“负负得正”
现实模型不足以让司汤达这样的聪明孩子完
全信服。这时候,我们还可以
用如下方法来解释为何“负负得正”。
第一种是直接用运算律的方法:
(-1)×(-1)=(-1)×(-1)+0×(-1)
=(-1)×(-1)+[(-1)+1] ×1
=(-1)×(-1)+(-1)
×1+1×1
=(-1) ×(-1+1)+1
=1
第二种是反证法:假设负负得正,则由假设: (-1)×(-1)=[2+(-1)]
=(-1) ×2+(-1) (1)
另一方面: (-1)×(+1)=[1+(-2)]
×(+1)=1+(-2) ×1 (2)
若正负得负,则由(1)得-1=-3,不可能:若正负得
正,则由(2)得1=3
也不可能。也就是说,无论一个正数与一个负数的乘积是正数还
是负数,上面的
结论都是不成立的。因此-1×(-1 )=
—1的假设是错误的。必有(-1)×(-1)
=1
上面的“证明”严格地说不过是两种解释
而以。因为我们的依据是正数和零
所满足的运算律包括:0+a=a,0×a=0;a+b=b+a;a
×b=b×a;等。19世纪德国数学家
汉克尔早就告诉我们。在形式化的算术中。“负负得正”是不能
证明的,大数学家
克莱恩。也提出忠告:不要试图地去证明符号法则的逻辑必要性,“别把不可能
的证明讲得似乎成立”。实际上面的“证明”表明:当我们把非负整数所满足的运
算律用于负数时,两
个负数相乘的结果只能是正数。数集扩充所遵循的原则之一
就是运算律的无矛盾性,诚然,你可以规定“
负负得正”,但是这样做时,你至少
必须放弃正整数集所满足的其中一个运算律。这大概是我们能向汤姆
达亮出的最
后一张底牌了。然而,数学教育研究结果表明:孩子知识的建构并不是通过演绎
推理
,而是通过经验收集、比较结果、一般化等手段来完成的,仅仅向学生讲述
运算率并不能收到你所期望的
效果,因为学生并不情愿利用这些运算率。这与历
史的启示是一致的,无疑,现实模型是我们不可缺的教
学方法。